Java多线程 Callable、Future 和FutureTask

前言：

创建线程的2种方式，一种是直接继承Thread，另外一种就是实现Runnable接口。
这2种方式都有一个缺陷就是：在执行完任务之后无法获取执行结果。
如果需要获取执行结果，就必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果，这样使用起来就比较麻烦。
而自从Java 1.5开始，就提供了Callable和Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果

1 Callable介绍

Callable接口代表一段可以调用并返回结果的代码;Future接口表示异步任务，是还没有完成的任务给出的未来结果。所以说Callable用于产生结果，Future用于获取结果。

Callable接口使用泛型去定义它的返回类型。Executors类提供了一些有用的方法在线程池中执行Callable内的任务。由于Callable任务是并行的（并行就是整体看上去是并行的，其实在某个时间点只有一个线程在执行），我们必须等待它返回的结果。
java.util.concurrent.Future对象为我们解决了这个问题。在线程池提交Callable任务后返回了一个Future对象，使用它可以知道Callable任务的状态和得到Callable返回的执行结果。Future提供了get()方法让我们可以等待Callable结束并获取它的执行结果。

2 Future介绍

2.1 在Future接口中声明方法

在Future接口中声明5种方法下面依次解释每个方法的作用：

2.2 Future提供了三种功能

• 1）判断任务是否完成；

• 2）能够中断任务；

• 3）能够获取任务执行结果。
  

因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

3 FutureTask

我们先来看一下FutureTask的实现：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
   void run();
}

可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

FutureTask提供了2个构造器：

public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

4 Future和FutureTask的使用

4.1 使用Callable+Future获取执行结果

public class CallableFutureTest {

public static void main(String[] args) {
       //创建线程池
       ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
       //创建Callable对象任务
       CallableDemo calTask = new CallableDemo();
       //提交任务并获取执行结果
       Future<Integer> future = es.submit(calTask);
       //关闭线程池
       es.shutdown();
       try {
           Thread.sleep(2000);
           System.out.println("主线程在执行其他任务");

if (future.get() != null) {
               //输出获取到的结果
               System.out.println("future.get()-->" + future.get());
           } else {
               //输出获取到的结果
               System.out.println("future.get()未获取到结果");
           }

} catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
       System.out.println("主线程在执行完成");
   }

}

class CallableDemo implements Callable<Integer> {

private int sum;

@Override
   public Integer call() throws Exception {
       System.out.println("Callable子线程开始计算啦！");
       Thread.sleep(2000);

for (int i = 0; i < 100; i++) {
           sum = sum + i;
       }
       System.out.println("Callable子线程计算结束！");
       return sum;
   }
}

Callable子线程开始计算啦！
Callable子线程计算结束！
主线程在执行其他任务
future.get()-->4950
主线程在执行完成

4.2 使用Callable+Future获取执行结果

public class CallableFutureTest {

public static void main(String[] args) {
//      //创建线程池
//      ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//      //创建Callable对象任务
//      CallableDemo calTask=new CallableDemo();
//      //提交任务并获取执行结果
//      Future<Integer> future =es.submit(calTask);
//      //关闭线程池
//      es.shutdown();

//创建线程池
       ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
       //创建Callable对象任务
       CallableDemo calTask = new CallableDemo();
       //创建FutureTask
       FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(calTask);
       //执行任务
       es.submit(futureTask);
       //关闭线程池
       es.shutdown();
       try {
           Thread.sleep(2000);
           System.out.println("主线程在执行其他任务");

if (futureTask.get() != null) {
               //输出获取到的结果
               System.out.println("futureTask.get()-->" + futureTask.get());
           } else {
               //输出获取到的结果
               System.out.println("futureTask.get()未获取到结果");
           }

} catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
       System.out.println("主线程在执行完成");

}
}

class CallableDemo implements Callable<Integer> {

private int sum;

@Override
   public Integer call() throws Exception {
       System.out.println("Callable子线程开始计算啦！");
       Thread.sleep(2000);

for (int i = 0; i < 100; i++) {
           sum = sum + i;
       }
       System.out.println("Callable子线程计算结束！");
       return sum;
   }
}

Callable子线程开始计算啦！
Callable子线程计算结束！
主线程在执行其他任务
futureTask.get()-->4950
主线程在执行完成

但其实这两种方法最终是一样的：
第一种方式Callable+Future最终也是以Callable+FutureTask的形式实现的。
在第一种方式中调用了： Future future = executor.submit(task);
那就让我们看看executor.submit(task)的源码吧：

//java.util.concurrent.AbstractExecutorService类中
  /**
    * @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
    * @throws NullPointerException       {@inheritDoc}
    */
   public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
       if (task == null) throw new NullPointerException();
       RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);//可以看到源码中其实是在submit(Callable<T> task)内部创建了一个RunnableFuture<T>接口实现类
       execute(ftask);
       return ftask;
   }

而FutureTask又是RunnableFuture的实现类，那就再看看newTaskFor(Callable callable)里面干了什么：

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
       return new FutureTask<T>(callable);
   }

来源：https://juejin.cn/post/7018051246279884836